DE2746897A1 - Protective hat e.g. crash helmet with soft polyurethane foam lining - bonded to outer shell of elastic polyurethane - Google Patents
Protective hat e.g. crash helmet with soft polyurethane foam lining - bonded to outer shell of elastic polyurethaneInfo
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Abstract
Description
Beschreibungdescription
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kopfschutzbedeckung aus schlagfester Außenschicht und einer nachgebenden weichen Innenauskleidungsschicht aus Kunststoff, wobei die Innenauskleidung der Kopfform im wesentlichen angepaßt ist.The invention relates to a protective head covering made of impact resistant Outer layer and a yielding soft inner lining layer made of plastic, the inner lining being substantially adapted to the shape of the head.
Kopfschutzbedeckungen sind für eine Reihe von Anwendungszwecken in zunehmenden Maße gebräulich. Beispielsweise werden solche Kopfschutzbedeckungen von Motorradfahrern, Mopedfahrern, Sportfahrern, Skifahrern, Panzerfalirern, ikitern und Football-Spielern benutzt. Die bei diesen Sportarten und anderen Gelegenheiten verwendeten Kopfschutzbedeckungen bestehen im allgemeinen aus einer festen Außenschicht und aus einer weichen Innenauskleidung. Für die Außenschicht kann Leder, glasfaserverstärktes Polyesterharz, Metall oder auch ein anderer verhältni smä.ßig strukturfester Kunststoff Ai)wendung finden.Headgear is in for a number of uses increasingly common. For example, such protective headgear by motorcyclists, moped riders, sports riders, skiers, Panzerfalirern, ikiter and football players. Those in these sports and other occasions The protective headgear used generally consists of a solid outer layer and a soft inner lining. For the outer layer, leather, fiberglass reinforced Polyester resin, metal or some other relatively structurally stable plastic Ai) find application.
Die Innenauskleidung besteht in einfachen Fällen aus dicken Textilschichten. In verbesserten Ausführungen sind Schichten aus Polystyrol und ähnlichen verformungsfähigen Kunststoffen vorgesehen. Kopfschutzbedeckungen mit derartigen Allskleidiingen haben jedoch den Nachteil, daß sie im Verhältnis zu ihrem Gewicht Stöße, insbesondere wenn sie lebensgefährlich werden können, nicht mit ausreichender Sicherheit aufnehmen können. Textilien haben praktisch keine nennenswerte Ddmpfungswirkung.In simple cases, the inner lining consists of thick textile layers. In improved designs, layers of polystyrene and the like are deformable Plastics provided. Have protective headgear with such all-clothing items however, the disadvantage that they shock in relation to their weight, in particular if they can be life-threatening, do not absorb them with sufficient certainty can. Textiles have practically no damping effect worth mentioning.
Polystyrol verfügt nur dann über eine ausreichende Schutzwirkung, wenn eine hinreichend dicke Wandstärke vorhanden ist. Die Folge ist, daß die Kopfschutzbedeckung verhältnismäßig groß sein muß. Polystyrol hat den weiteren Nachteil, daß es nach einmaligem Verformen die aufgezwungene Verformung beibehält und damit für die Zukunft einen gleich wirksamen Schutz nicht mehr aufweist.Polystyrene only has a sufficient protective effect, if the wall is sufficiently thick. The consequence is that the protective headgear must be relatively large. Polystyrene has the further disadvantage that it is after one-time deformation maintains the imposed deformation and thus for the future no longer has an equally effective protection.
Hier besteht Analogie mit dem Sicherheitsgurt, der nach einmaliger Streckung ausgetauscht werden muß. Ist eine Kopfschutzbedeckung mit einer elastischen Sdaumschicht ausgekleidet, so ist hierdurch eine hohe Gefährung gegeben, weil die Rückverformung der elastischen Schicht zu einem weiteren Stoß an den Kopf fiihrt, der gerade die eigentliche zti beseitigende Gefahr noch vergrößer.There is an analogy here with the seat belt, which is one-off Elongation must be replaced. Is a protective head covering with an elastic If the thumble layer is lined, this poses a high risk, because the Deformation of the elastic layer leads to a further impact on the head, which just increases the actual danger that zti eliminates.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine elastische Auskleidung zu schaffen, die die zuvor genannten Nachteile vermeidet.The object of the invention is to create an elastic lining, which avoids the aforementioned disadvantages.
Es soll also ein elastisches Kraftaufnahmevermögen bei verhältnismäßig dünner Auskleidungsschicht geschaffen werden, die eine ständige Verwendungsfahigkeit behält und den gefährlichen Rückstoß ausschaltet.So it should have an elastic force absorption capacity at a relatively high level Thinner lining layer can be created, which is a permanent usability retains and eliminates the dangerous recoil.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die Innenauskleidung aus einem elastischen Polyurethanschaum mit einer auf 20 - 100 Sek. verz(;gerten RückstelleigeJI-schaft besteht.The solution to this problem is that the inner lining made of an elastic polyurethane foam with a delay of 20 - 100 seconds (; gerten There is a deferred pension fund.
Das Besondere an dieser Auskleidung liegt also darin, daß eine elastische Stoßaufnahme möglich ist und daß dennoch ein Rückstoß nicht eintritt, da die Rückstellverformung erheblich verzögert ist. Diese Rückstellverformung kann je nach Schichtstärke 20 - 100 Sek. betragen.The special thing about this lining is that it is elastic Shock absorption is possible and that nevertheless a recoil does not occur, since the restoring deformation is significantly delayed. Depending on the layer thickness, this resetting deformation can be 20 - be 100 seconds.
Diese Verzögerung reicht aus, um die Rückstellung, die ohnehin verhältnismäßig langsam verlauft, erst einsetzen zu lassen, wenn die Stoßwirkung bereits längs abgeklungen ist. Die Stärke dei Innenauskleidung und der verzögerten Rückstelleigenschaft richtet sich zunächst nach dem Zweck der Kopfschutzbedeckung und nach den gegebenenfalls zu erwartenden Stößen. Sind Stöße mit großer Wucht zu erwarten, muß die Schichtauskleidung verhältnismäßig stark sein.This delay is sufficient to make the provision, which is proportionate anyway runs slowly, only to start when the impact has already subsided lengthways is. The strength of the inner liner and the delayed recovery property are aimed first of all according to the purpose of the protective headgear and, if applicable, according to expected bumps. If impacts with great force are to be expected, the layer lining must be relatively strong.
Die zeitliche Verzögerung der Rückstellung hängt dagegen davon ab, wann die Rückstellung frühstens einsetzen darf, um keine Kombination mit dem ersten Stoß zu bewirken.The delay in resetting, on the other hand, depends on the earliest date for the provision, so as not to be combined with the first To effect shock.
Die Schichtstärke kann daher in den Grenzen zwischen 5 - 50 mm schwanken. Der zur Anwendung kommende Polyu,rethanschaum ist auf Polyäther- oder Polyesterbasis aufgebaut. Es kommen auch solche Polyurethanschäume in Betracht, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Neben den üblichen Polyurethan-Schäumen sind auch Integralschäume anwendbar, die sich bekanntlich durch eine zusätzlich den Schaumkörper allseitig umgebende Haut auszeichnen. Bei der Verwendung von Integralschäumen sollte die Schaumhaut, insbesondere bei geringen Schichtstärken nur klein sein. Sie sollte 10 % der Gesamtschichtstärke nicht überschreitet. Es geniigt, wenn die llautstärke ausreicht, um die gebräuchlichen Beanspruchungen wirksam zu überstehen und gewährleisten, daß Feuchtigkeit nicht in den Schaum eindringen kann. Die Schaumdichte liegt dabei in den Grenzen zwischen 70 - 350 gr./l. Auch die Schaumdichte hat einen Einfluß auf das Stoßaufnahmevermögen. Sie muß daher auch in Verbindung mit der Schichtstärke abgestimmt sein. Im allgemeinen wie etwa bei einem Motorradfahrerhelm, sollte die Dichte 200 gr./l. bei einer Schichtstärke von 25 mm betragen.The layer thickness can therefore vary between 5 and 50 mm. The polyurethane foam used is based on polyether or polyester built up. Polyurethane foams that are comparable are also suitable Have properties. In addition to the usual polyurethane foams, there are also integral skin foams applicable, which is known by an additional foam body on all sides mark out surrounding skin. When using integral foams, the foam skin, only be small, especially in the case of thin layers. It should be 10% of the total layer thickness does not exceed. It is sufficient if the volume is sufficient for the usual Effectively withstand stresses and ensure that moisture does not can penetrate the foam. The foam density is in the range between 70 - 350 gr./l. The foam density also has an influence on the shock absorption capacity. It must therefore also be coordinated with the layer thickness. In general as with a motorcyclist's helmet, the density should be 200 gr./l. at one layer thickness of 25 mm.
Der Erfindungsgedanke hat weiterhin den Vorteil, daß es auf verhältnismäßig einfache Weise möglich ist, eine Kombination zwischen der Außenschicht und der Innenschicht zu schaffen, da sich die Schaumauskleidung in einer geeigneten Form ohne weiteres auf die Innenseite der Außenschicht aufschäumen läßt. Die Außenschicht bildet also gewissermaßen das äußere Formteil fiir die fertige Kopfschutzbedeckung. Weiterhin schafft dieser vereinfachte Aufbau auch die Möglichkeit, einen eventuell vorhandenen Schirmteil wie beispielsweise bei einer Reiterkappe in den Herstellungsvorgang einzubeziehen.The inventive concept has the further advantage that it is relatively a combination between the outer layer and the inner layer is possible in a simple manner to create, as the foam lining is easily in a suitable shape can foam on the inside of the outer layer. So the outer layer forms as it were the outer molded part for the finished headgear. Farther This simplified structure also creates the possibility of an existing Part of the umbrella, such as a rider's cap, should be included in the manufacturing process.
Bei einem verhältnismäßig geringen Herstellungsaufwand kann hierbei eine zusätzliche Schutzwirkung erreicht werden, weil auch der Schirm bei fleiterkappen eine echte Schutzfunktion ausübt, da er beim Herunterpressen die Augenpartie abdeckt. Weiterhin kann es vorteilhaft sein, die P.uskleidung mittels des erfindungsgemäßen Polyurethanschaumes s auf die Zonen zu begrenzen, die besonders gefährdet sind. Für Panzerfahrerhelme können beispielsweise in gleicher Weise wie für Motorradfahrer die Ohrenpartie weitgehend iiberdeckt werden. Der Auflsau der erfindungsgemäßen Innenauskleidung wird an den folgenden Beispielen näher erläutert.With a relatively low manufacturing cost, this can An additional protective effect can be achieved because the shield is also used in conductor caps performs a real protective function, as it covers the eye area when pressed down. Furthermore, it can be advantageous to use the clothing according to the invention Polyurethane foam s to limit the zones that are particularly at risk. For tank driver helmets, for example, in the same way as for motorcyclists the ears are largely covered. The Auflsau of the invention Inner lining is explained in more detail using the following examples.
Beispiel 1 Auf Basis folgender Rezeptur wird ein Prepolymer hergestellt: Gew. Teilc Schwach verzweigtes Polyätherpolyol Molekulargewicht 3.700 + 300 360,00 stark verzweigtes Polyätherpolyol Hydroxylzahl 350 - 400 20.00 Zinnoktoat 0,07 Rußdispersion in Polyäther 1,30 Toluylendiisocyanat 160,00 Die herstellung des Prepolymers erfolgt in folgender Weise: In einem Rührkessel mit Flüssigkeitstemperierung werden 360 kg des Polyätherpdyols vom Molekulargewicht 3.700 + 300 und 20 kg des Polyätherpolyols mit der Hydroxylzahl von 350 - 400 miteinander vermischt, die Zusatzbestandteile Schwarzpaste und Zinnoktoat werden eingerührt und die Mischung auf 30 + 20C temperiert.Example 1 A prepolymer is produced on the basis of the following recipe: Part by weight of slightly branched polyether polyol molecular weight 3,700 + 300 360.00 highly branched polyether polyol hydroxyl number 350 - 400 20.00 tin octoate 0.07 carbon black dispersion in polyether 1.30 toluene diisocyanate 160.00 The prepolymer is prepared in the following way: In a stirred tank with liquid temperature control, 360 kg of polyether polyol with a molecular weight of 3,700 + 300 and 20 kg of polyether polyol with a hydroxyl number of 350 - 400 mixed together, the additional ingredients Black paste and tin octoate are stirred in and the mixture is heated to 30 + 20C.
Unter Rühren läßt man dann 160 kg Toluylendiisocyanat innerhalb von 13 Min. langsam einlaufen. In exothermer Reaktion entsteht dabei ein Preopolymer mit einer Viskosität von 7000 - 11000 cP. Nach Abkühlen des ca. 600C warmen Prepolyniers auf Raumtemperatllr und 24-stündiger Ablagerung werden auf 100 Gew.-Teile Prepolymer 10 Gew.-Teile Polyisobutylen von Molekulargewicht 800 eingerührt.160 kg of tolylene diisocyanate are then left with stirring within Run in slowly for 13 minutes. A prepolymer is created in an exothermic reaction with a viscosity of 7000 - 11000 cP. After the approx. 600C warm prepolymer has cooled down to room temperature and 24 hours of storage are prepolymer per 100 parts by weight 10 parts by weight of polyisobutylene with a molecular weight of 800 are stirred in.
Anschließend wird gegen folgende wässrige Lösung im Verhältnis 110 : 6 verschäumt: Gew.-Teile Wasser 3 Harnstoff 3 Silikonstabilisator 0,04 Die Verschäumung erfolgt mit hilfe einer Zweikomponenten-Niederdruckmaschine. Beide Komponenten kommen bei Haumtemperatur zum Einsatz. Die Verschäumung kann sowohl in die offene als auch in die geschlossene Form bei einer Formtemperatui zwischen 30 und 500C erfolgen. Nach einer Formstandzeit von 15 valin. kann der Schaumartikel aus der Form entnommen werden. Wegen der gegebenen Schaumelastizität kann ein einteiliger Kern verwendet werden, von welchem sich der Schaum abkrempeln läßt.Then the following aqueous solution in the ratio 110 : 6 foamed: parts by weight water 3 urea 3 silicone stabilizer 0.04 The foaming takes place with the help of a two-component low-pressure machine. Both components come for use at skin temperature. The foaming can take place in the open as well as in the closed mold at a mold temperature between 30 and 500C. After a mold standing time of 15 valin. the foam article can be removed from the mold will. Because of the foam elasticity, a one-piece core can be used from which the foam can be rolled off.
Beispiel 2 Es gelangt eine Integralschaumrezeptur folgender Zusammensetzung zum Einsatz: Gew.-Teile Teilverzweigtes Polyätherpolyol, Molekulargewicht 4800 + 300 100,00 Polyisobutylen, Molekulargewicht 800 30,00 Trimethylendiamin 0,2 Butandiol-1,4 15,0 Triäthanolamin 1,5 Silikonstabilisator 0,5 Monochlortriflourmethan 15,0 flüssiges Umsatzprodukt von 4,4'-Diphenylmethandiisocyanat mit Triäthylenglykol 84,0 In einem Rührbehälter wird das Polyätherpolyol vorgelegt und die obengenannten Zusatzbestandteile außer dem Isocyanat nach und nach unter Verwendung eines Ultra-Turrax-Intensivrührers eingerührt. Nach einer Ablagerungszeit von 24 Stunden bei 25 0C unter Rühren oder Umpumpen zur Erreichung einer konstanten Luftbeladung wird dieses Gemisch als A-Komponente mit llilfs einer Zweikomponten-Schaummaschine gegen die Isocyanatverbindung als B-Komponente im obengenannten Verhältnis verschäumt. Die Formtemperatur beträgt 40 + iOOC, die Formstandzeit 10 Min.Example 2 An integral foam formulation of the following composition is obtained for use: parts by weight of partially branched polyether polyol, molecular weight 4800+ 300 100.00 polyisobutylene, molecular weight 800 30.00 trimethylene diamine 0.2 butanediol-1,4 15.0 triethanolamine 1.5 silicone stabilizer 0.5 monochlorotrifluoromethane 15.0 liquid Sales product of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate with triethylene glycol 84.0 In The polyether polyol and the above-mentioned additional ingredients are placed in a stirred tank apart from the isocyanate gradually using an Ultra-Turrax intensive stirrer stirred in. After a storage time of 24 hours at 25 ° C. with stirring or This mixture is used as the A component by pumping over to achieve a constant air charge with llilfs a two-component foam machine against the isocyanate compound as B component foamed in the above ratio. The mold temperature is 40 + iOOC, the mold life 10 min.
Beispiel 3 Es wird die folgende Integralschaumrezeptur zugrunde gelegt: Gew.-Teile Lineares Polyätherpolyol mit einer Hydroxylzahl von 50 4 5 100,00 Trimethylendiamin 0,60 Butandiol- 1,4 6,00 Äthandiol Diäthylenglykol 2,00 Trifluormonochlormethan 10,00 Methylenchlorid 7,00 Wasser o,Go Wie in Beispiel 2 werden sämtliche Zusatzbestandteile der A-Komponente in das vorgelegte Polyätherpolyol intensiv eingerührt und unter Unwälzen 24 Stunden bei 250C abgelagert. Anschließend wird mit Hilfe einer Zweikomponenten-Hochdruckmaschine (z.B. Hennecke HK 100) gegen ein Umsetzungsprodukt des 4,4'-Diphenylmethandiisocyanats mit Triäthylenglykol (Isocyanatzahl: 23) verschäumt. Das Verhältnis von A : B-Komponente entspricht dabei einem Isocyanatindex von 103.Example 3 The following integral skin foam formulation is used as a basis: Parts by weight of linear polyether polyol with a hydroxyl number of 50 4 5 100.00 trimethylenediamine 0.60 butanediol 1.4 6.00 ethanediol diethylene glycol 2.00 trifluoromonochloromethane 10.00 methylene chloride 7.00 water o, Go As in Example 2, all additional ingredients the A component is intensively stirred into the submitted polyether polyol and under Stirred for 24 hours at 250C. A two-component high-pressure machine is then used (e.g. Hennecke HK 100) against a reaction product of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate foamed with triethylene glycol (isocyanate number: 23). The ratio of A: B component corresponds to an isocyanate index of 103.
Folyurethanschäume, die nach diesen Beispielen hergestellt sind, haben die nachfolgenden Eigenschaften: Die nach den Beispielen 1 - 3 hergestellten PU-Schäume weisen im wesentlichen die mechanisch-technologischen Daten üblicher Schäume auf. Zum Unterschied von den bisher bekannten Systemen besitzen sie aber ein stark verzögertes Rückstellvermögen. Bei Einwirken einer Kraft, z.B. in Form eines Aufpralls wird Energie zum Teil in Wärme umgewandelt und die Restenergie nicht - wie sonst üblich - sofort wieder in kinetische Energie für die Riickstellung verbraucht. Die schnelle Rückstellung ist beispielsweise fiir den durch den Schutzhelm zu schützenden Kopf gefährlich, da die Rückstellkraft unmittelbar auf den Schädel einwirkt und dadurch zu Gehirnquetschungen führen kann. Der energieverzehrende-Schaum dagegen fängt den Aufprall auf, ohne eine sofortige Gegenkraft zu erzeugen.Polyurethane foams made according to these examples have the following properties: The PU foams produced according to Examples 1-3 essentially show the mechanical-technological data of conventional foams. In contrast to the previously known systems, however, they have a strongly delayed one Resilience. When a force is applied, e.g. in the form of an impact, Some of the energy is converted into heat and the rest of the energy is not - as is usually the case - Immediately consumed again in kinetic energy for the reset. The fast Provision is for example for the head to be protected by the hard hat dangerous because the restoring force acts directly on the skull and thereby can bruise the brain. The energy-consuming foam, on the other hand, catches the Impact without creating an immediate counterforce.
Die vollständige Rückstellung erfolgt dann langsam innerhalb von 20 Sek. - 100 Sek.The complete reset then takes place slowly within 20 Sec. - 100 sec.
Die energieverzehrende Wirkung derartiger Schäume ist in einer graphischen Darstellung vergleichsweise deutlich gemast. In ihr ist das Kraftwegdiagramm für den Ein- und Ausfederungsvorgang dargestellt. Die von desen Federkurven eingeschlossenen Flächen stellen den Energieverzehr dar.The energy-consuming effect of such foams is graphical Representation comparatively clearly mastered. In it is the force path diagram for the compression and rebound process shown. The ones enclosed by their spring curves Areas represent energy consumption.
Er ist beim erfindungsgemäßen Schaum etwa um das 3-fache größer als beim üblichen Schaum, wobei die verzögerte Rückstellverformung noch einen zusätzlichen Effekt bedeutet.In the case of the foam according to the invention, it is about 3 times greater than in the case of conventional foam, with the delayed recovery deformation being an additional one Effect means.
Die Erfindung wird in Verbindung mit zwei Abbildungen beispielsweise beschrieben. Die Abbildung 1 zeigt einen Querschnitt durch einen Sturzhelm für s oradfahrer. Die Abbildung 2 zeigt einen Querschnitt einer Reiterkappe.The invention is illustrated in connection with two figures, for example described. Figure 1 shows a cross section through a crash helmet for s riders. Figure 2 shows a cross section of a rider's cap.
Nach Abb. 1 besteht die Außenschicht 1 aus einem eingefärbten harten Polyätherurethan mit einer Schichtstärke von 2,5 mm.According to Fig. 1, the outer layer 1 consists of a colored hard one Polyether urethane with a layer thickness of 2.5 mm.
Die Ränder 2 und 3 sind etwas eingezogen. Diese Außenschicht 1 trägt auf der Innenseite eine Auskleidungsschicht 4 aus Polyurethanschaum wie er im Beispiel 2 beschrieben worden ist. Die Schichtstärke beträgt 25 mm.The edges 2 and 3 are slightly drawn in. This outer layer 1 carries on the inside a lining layer 4 made of polyurethane foam as in the example 2 has been described. The layer thickness is 25 mm.
Sie ist durchgehend gleichmäßig stark, kann aber in den Stirn- und Schläfenzonen des Kopfes verstärkt sein. Die Auskleidungsschicht 4 besitzt außen und innen je eine abdichtende Haut 5 und 6, die das Eindringen von Wasser verhindern. Die Innenauskleidung 4 ist in den Helm eingesetzt.It is consistently evenly strong, but can be found in the forehead and Temple zones of the head be reinforced. The lining layer 4 has the outside and inside each a sealing skin 5 and 6, which prevent the penetration of water. The inner lining 4 is inserted into the helmet.
Die in Abb. 2 im Querschnitt gezeigte lteiterkappe besteht im wesentlichen aus einer verhältnismäßig dünnen Schicht 10 aus Polyurethan, deren Härte 900 Shore A beträgt. Die Auskleidung 12 ist unmittelbar auf die Schicht 10 aufgeschäumt, so daß ein einheitlicher Körper gebildet wird.The conductor cap shown in cross section in Fig. 2 consists essentially from a relatively thin layer 10 made of polyurethane, the hardness of which is 900 Shore A is. The lining 12 is foamed directly onto the layer 10, see above that a unitary body is formed.
Die Auskleidungsschicht 12 setzt sich auch an der Unterseite 13 des Schirmes fort. Die Wandstärke der Auskleidung beträgt etwa im Mittelwert 20 mm.The lining layer 12 also settles on the underside 13 of the Umbrella away. The wall thickness of the lining is about 20 mm on average.
Claims (4)
Priority Applications (1)
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| DE19772746897 DE2746897A1 (en) | 1977-10-19 | 1977-10-19 | Protective hat e.g. crash helmet with soft polyurethane foam lining - bonded to outer shell of elastic polyurethane |
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| DE2746897A1 true DE2746897A1 (en) | 1979-04-26 |
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ID=6021761
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| DE19772746897 Pending DE2746897A1 (en) | 1977-10-19 | 1977-10-19 | Protective hat e.g. crash helmet with soft polyurethane foam lining - bonded to outer shell of elastic polyurethane |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OD | Request for examination | ||
| OHN | Withdrawal |